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当构造方法参数过多时使用builder模式

静态工厂和构造方法都有一个限制:它们不能很好地扩展到很多可选参数的情景。

考虑一个代表包装食品上的营养成分标签的例子。这些标签有几个必需的属性——每次建议的摄入量,每罐的份量和每份卡路里 以及超过20个可选的属性——总脂肪、饱和脂肪、反式脂肪、胆固醇、钠等等。大多数产品都有非零值只有少数几个可选属性。

可伸缩构造方法模式

代码示例Item02Example01.java

在这种模式中,只提供了一个只所需参数的构造函数,另一个只有一个可选参数,第三个有两个可选参数,等等,最终在构造函数中包含所有可选参数。

可伸缩构造方法模式是有效的但是当有很多参数时很难编写客户端代码而且很难读懂它。读者不知道这些值是什么意思并且必须仔细地计算参数才能找到答案。一长串相同类型的参数可能会导致一些细微的bug。如果客户端意外地反转了两个这样的参数编译器并不会抱怨但是程序在运行时会出现错误行为(条目51)。

JavaBeans 模式

代码示例Item02Example02.java

在这种模式中调用一个无参数的构造函数来创建对象然后调用setter方法来设置每个必需的参数和可选参数。

这种模式没有伸缩构造方法模式的缺点。有点冗长,但创建实例很容易,并且易于阅读所生成的代码。

但 JavaBeans 模式本身有严重的缺陷。由于构造方法在多次调用中被分割所以在构造过程中JavaBean可能处于不一致的状态。该类没有通过检查构造参数的有效性来执行一致性的选项。在不一致的状态下尝试使用对象可能会导致与包含bug的代码大相径庭的错误因此很难调试。一个相关的缺点是JavaBeans模式排除了让类不可变的可能性(条目17),并且需要在程序员的部分增加工作以确保线程安全。

Builder 模式

Builder 模式结合了可伸缩构造方法模式的安全性和 javabean 模式的可读性。

客户端不直接调用所需的对象,而是调用构造方法(或静态工厂)并使用所有必需的参数并获得一个builder对象。然后客户端调用builder对象的setter相似方法来设置每个可选参数。最后,客户端调用一个无参的build方法来生成对象该对象通常是不可变的。Builder通常是它所构建的类的一个静态成员类(条目24)。

为了简洁起见,省略了有效性检查。 要尽快检测无效参数检查builder的构造方法和方法中的参数有效性。 在build方法调用的构造方法中检查包含多个参数的不变性。为了确保这些不变性不受攻击在从builder复制参数后对对象属性进行检查条目 50。 如果检查失败,则抛出IllegalArgumentException异常(条目 72其详细消息指示哪些参数无效条目 75

Builder模式在类层次结构中的应用

Builder模式非常适合类层次结构。 使用平行层次的builder每个嵌套在相应的类中。 抽象类有抽象的builder; 具体的类有具体的builder。

代码示例Item02Example04.java

每个子类builder中的build方法被声明为返回正确的子类:NyPizza.Builderbuild方法返回NyPizza,而Calzone.Builder中的build方法返回Calzone

这种技术,其一个子类的方法被声明为返回在超类中声明的返回类型的子类型,称为协变返回类型( covariant return typing)。 它允许客户端使用这些builder而不需要强制转换。

Builder模式总结

Builder对构造方法的一个微小的优势是builder可以有多个可变参数因为每个参数都是在它自己的方法中指定的。或者builder可以将传递给多个调用的参数聚合到单个属性中。

Builder模式非常灵活。 单个builder可以重复使用来构建多个对象。 builder的参数可以在构建方法的调用之间进行调整以改变创建的对象。 builder可以在创建对象时自动填充一些属性例如每次创建对象时增加的序列号。

Builder模式也有缺点。为了创建对象首先必须创建它的builder。虽然创建这个builder的成本在实践中不太可能被注意到但在性能关键的情况下可能会出现问题。而且builder模式比伸缩构造方法模式更冗长因此只有在有足够的参数时才值得使用它比如四个或更多。但是请记住如果希望在将来添加更多的参数。但是如果从构造方法或静态工厂开始并切换到builder当类演化到参数数量失控的时候过时的构造方法或静态工厂就会面临尴尬的处境。因此所以最好从一开始就创建一个builder。

总而言之当设计类的构造方法或静态工厂的参数超过几个时Builder模式是一个不错的选择特别是如果许多参数是可选的或相同类型的。客户端代码比使用伸缩构造方法telescoping constructors更容易读写并且builder比JavaBeans更安全。